不同土地利用方式对土默川平原盐渍化土壤特性的影响

土地是人类生存和发展的物质基础,土地利用方式对土壤质量乃至整个生态系统都会产生重要的影响,决定着土壤质量的变化。土默川平原是内陆半干旱地区典型的盐渍化区域,也是内蒙古盐碱土集中分布区之一,盐碱土作为极为敏感和脆弱的土壤资源,其受土地利用方式的影响程度明显高于其它土壤类型。因此,研究土地利用方式对盐渍化土壤质量的影响,对于我们科学管理和合理开发利用盐渍化土壤资源,优化土地利用方式,维持土地生产力,改善区域生态环境,促进农牧业的可持续发展具有重要的意义。本文以土默川平原盐渍化土地中不同土地利用方式(荒地、林地、农田地、牧草地、改良地)为研究对象,通过野外取样和室内分析、常规分析与现代生物学技术相结合的方式,从土壤水分物理特性、盐碱特征、养分特征、土壤团聚体及团聚体有机碳特征和微生物特征五个方面研究土地利用方式对土壤特性的影响,得出以下主要结论:(1)各种土地利用方式土壤容重随土层深度增加逐渐变大,变化范围介于1.27g·cm-3-1.81g.cm-3之间,土壤表层0-20cm容重表现为荒地>牧草地>改良地>农田地>林地。各种土地利用方式土壤毛管孔隙范围介于26.02%-31.61%之间,大小依次为改良地>林地>牧草地>农田地>荒地;非毛管孔隙范围介于7.72%-12.14%之间,总孔隙度范围介于33.77%-42.73%之间,均表现为林地最大,荒地最小;土壤含水量介于4.35-19.93%,大小依次为林地>农田地>改良地>牧草地>荒地,其中荒地、农田地、牧草地、改良地土壤含水量季节动态变化一致,表现为10月>8月>12月>5月,而林地土壤含水量为10月>8月>5月>12月。(2)各种土地利用方式土壤pH变化范围介于7.66-10.56 之间,除荒地随土层深度增加表现为先增大后降低外,其他土地利用方式均随土层深度增加而增大;土壤全盐变化范围介于0.50g·kg-1-8.97g.kg-1之间,荒地、农田地、牧草地随土层深度增加表现为先增大后降低,改良地、林地随土层深度增加而降低;土壤碱化度变化范围介于8.68%-70.15%之间,荒地、农田地、牧草地、林地随土层深度增加表现为先增大后降低,而改良地随土层深度增加表现为先减小后增大的变化趋势。土壤pH值、全盐量、碱化度基本表现为荒地>改良地>牧草地>林地>农田地。(3)各种土地利用方式土壤有机质、全氮、速效氮、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾随土壤深度增加而降低,呈明显的耕层富集现象。与荒地相比,其他土地利用方式均不同程度的提高了土壤养分含量。(4)各土地利用方式下,不同粒径土壤团聚体的变化有所不同,以0.5-1mm粒级、1-2mm粒级团聚体数量最少,其中荒地、林地、农田地土壤团聚体以>5mm粒级团聚体为主,均占到50%以上。土壤团聚体有机碳随团聚体粒径增大而减小,其含量介于1.16～15.51g.kg-1之间。土壤有机碳储量含量介于43.84～82.92t.hm-2之间,其大小均表现为林地>农田地>牧草地>改良地>荒地。(5)各种土地利用方式下土壤微生物数量随土层深度增加而减小,其中细菌数量最多,占微生物总数量的42.9%-72.5%,其次为放线菌,占4.4%-23.3%,最小为真菌,占0.06%-0.31%。土壤微生物总数大小依次为农田地>林地>牧草地>荒地>改良地。(6)不同土壤样品特有的OTU数量呈现出农田地>荒地>林地>改良地>牧草地;农田地、牧草地、林地的细菌物种丰度高,荒地的细菌物种丰度最低;从细菌群落结构和多样性门水平上来看,放线菌门和变形菌门都占有较大的组分,其在不同土地利用方式的土壤微生物群落结构中起到了重要的作用。在属水平上,相较于其它土地利用方式,牧草地中优势属Arthrobacter和Kaistobacter的相度丰度最大,农用地和林地次之;不同土地利用方式牧草地、林地和农田地的细菌群落组成较相似,荒地和改良地群落结构相似。(7)土默川平原土壤质量评价指标包括2-5mm团聚体有机碳、全盐量、饱和含水量、细菌、铵态氮和氯离子等6个土壤指标。权重分别为0.35、0.23、0.17、0.10、0.08和0.06;4个土壤质量指数的结果表明,农田地、林地和牧草地的土壤质量指数均较高,但考虑到该区域的农牧业生产基本情况,作为耕地后备资源,认为将研究区内盐渍化荒地开发为农田地和牧草地是既能促进农牧业生产,又能提高土壤质量的土地利用方式。